第2课时化学电源 第1章第3节 学习目标定位1 知道化学电源的分类方法 2 熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理 3 知道化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害 设想其处理方法 一化学电池 达标检测提升技能 二常见的化学电源 内容索引 一化学电池 普通锌锰电池 碱性锌锰电池 新知导学 化学电池是将 的装置 其种类很多 常分为以下三类 请你举出生活中常见的电池 并将其分类填入下表 化学能转变成电能 放完电以后不能再使用 充电 放电可循环进行 铅蓄电池 镍氢电池 可通过不断充入还原剂 氧化剂 连续使用 氢氧燃料电池 CH4燃料电池 化学电池的应用化学电池是一类应用范围广 实用性强的电源 分为一次电池 二次电池 可充电电池 燃料电池 连续电池 使用后的废弃电池中含有 和 等有害物质 随处丢弃会给 等造成严重的污染 所以废弃电池要进行回收利用 汞 镉 铬 铅等大量的重金属 酸 碱 土壤 水源 1 下列说法正确的是A 碱性锌锰电池是二次电池B 铅蓄电池是一次电池C 二次电池又叫蓄电池 它放电后可以再充电使活性物质获得再生D 燃料电池的活性物质大量储存在电池内部 活学活用 答案 解析 碱性锌锰电池是一次电池 铅蓄电池是二次电池 2 随着人们生活质量的不断提高 废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程 其首要原因是A 利用电池外壳的金属材料B 防止电池中汞 镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C 不使电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品D 回收其中石墨电极 答案 解析 汞 镉 铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染 二常见的化学电源 1 一次电池 1 碱性锌锰干电池是一种常用的一次电池 其负极是 正极是 电解质溶液是 溶液 已知该电池总反应式 Zn MnO2 H2O Mn OH 2 ZnO 则 负极反应式 正极反应式 2 锌银电池具有比能量大 电压稳定 储存时间长等特点 试根据总反应式Zn Ag2O H2O Zn OH 2 2Ag判断 负极是 电极反应式为 新知导学 MnO2 Zn KOH Zn 2OH 2e ZnO H2O MnO2 2H2O 2e Mn OH 2 2OH Zn Zn 2OH 2e Zn OH 2 正极是Ag2O 电极反应式是 Ag2O H2O 2e 2Ag 2OH 相关视频 2 二次电池铅蓄电池是常见的二次电池 其负极是 正极是 电解质溶液是 已知铅蓄电池的放电反应和充电反应表示如下 Pb PbO2 2H2SO42PbSO4 2H2O 1 请你分析并写出铅蓄电池放电时的电极反应式负极 正极 PbO2 硫酸溶液 Pb SO 2e PbSO4 PbO2 4H SO 2e PbSO4 2H2O Pb 2 铅蓄电池充电时 发生氧化反应的物质是 其电极反应式是 发生还原反应的物质是 其电极反应式是 3 放电过程中 电解质溶液的pH变化是 理由是 铅蓄电池充电时 其正极接外电源的 极 PbSO4 PbSO4 PbSO4 2e Pb PbSO4 2H2O 2e PbO2 4H H2SO4不断被消耗 变大 正 使c H 减小 pH增大 相关视频 3 燃料电池 1 氢氧燃料电池用Pt作电极 不断充入燃料 H2 和氧化剂 O2 分别在两极发生氧化反应和还原反应 电池总反应式是 2H2 O2 2H2O 氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应 2H2 4e 4H O2 4H 4e 2H2O 2H2 4e 4H O2 2H2O 4e 4OH 2H2 4e 4OH 4H2O O2 2H2O 4e 4OH 相关视频 2 燃料电池的燃料除氢气外 还有 煤气 氨气 肼等气体或液体 若用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中 然后向两极分别通入甲醇 CH3OH 和氧气 发生原电池反应 在负极发生氧化反应的是 其产物最终是 负极反应式是 正极反应式是 总反应式是 CH3OH 醇类 2CH3OH 12e 烃类 H2O 16OH 2 12H2O 3O2 6H2O 12e 12OH 2CH3OH 3O2 4OH 2 6H2O 1 可充电电池基本工作原理 1 正极材料和负极材料之间发生自发的 反应 电解质溶液起导电作用 电解质溶液提供的阴 阳离子常常参与电极反应 2 工作原理 失 氧化还原 氧化 升高 还原 得 降低 失 升高 氧化 还原 得 降低 2 书写化学电池中电极反应式注意的问题 1 正确判断出化学电池的负极和正极 确定两极上分别发生的具体反应 2 确认电极得失电子后的产物是否能与电解质溶液发生反应 若能反应 则应写与电解质溶液反应后的电极反应式 3 在正极上 若是电解质溶液中的某种离子被还原 无论该离子是强电解质提供的 还是弱电解质提供的 一律写离子符号 4 书写二次电池的电极反应式时 要注意判断充电方向与放电方向 放电时的电极反应式倒过来即为充电时的电极反应式 注意电子的得失 3 铅蓄电池的两极分别为Pb PbO2 电解质溶液为H2SO4 工作时的电池反应为Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 下列结论正确的是A Pb为正极被氧化B 溶液的pH不断减小C 只向PbO2处移动D 电解质溶液的密度不断减小 活学活用 答案 解析 由题给电极反应可以看出H2SO4不断被消耗 故pH不断增大 H2SO4浓度减小 溶液密度减小 所以B不正确 D正确 由Pb元素化合价的变化 可以看出Pb是负极 所以A不正确 原电池工作时 整个电路中负电荷的流向是一致的 外电路中 电子由Pb极流向PbO2极 内电路中 负电荷 和OH 移向Pb极 所以C不正确 4 用两根铂丝作为电极插入KOH溶液中 再分别向两极通入甲烷气体和氧气 可形成原电池 燃料电池 该电池放电时发生的反应为CH4 2KOH 2O2 K2CO3 3H2O 下列说法错误的是A 通甲烷的一极为负极 通氧气的一极为正极B 放电时 通入O2一极附近溶液的pH升高C 放电一段时间后 KOH的物质的量不发生变化D 通甲烷极的电极反应式是CH4 10OH 8e 7H2O 答案 解析 原电池的负极发生氧化反应 正极发生还原反应 由总反应式知 此燃料电池的电极反应式是正极 2O2 4H2O 8e 8OH 负极 CH4 10OH 8e 7H2O由此可见A B D正确 C错误 达标检测提升技能 1 下面是几种常见的化学电源示意图 有关说法不正确的是A 上述电池分别属于一次电池 二次电池和燃料电池B 干电池在长时间使用后 锌筒被破坏C 铅蓄电池工作过程中 每通过2mol电子 负极质量减轻207gD 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 答案 解析 1 2 3 4 5 在干电池中 Zn为负极 被氧化 B正确 氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内 且工作的最终产物是水 故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D正确 C项忽略了硫酸铅在该极上析出 该极质量应该增加而非减小 1 2 3 4 5 2 微型纽扣电池在现代生活中应用广泛 有一种锌银电池 其电极分别是Ag2O和Zn 电解质为KOH 电极反应式为Zn 2OH 2e Zn OH 2 Ag2O H2O 2e 2Ag 2OH 根据上述反应式 判断下列叙述中正确的是A 在使用过程中 电池负极区溶液的pH增大B 在使用过程中 电子由Ag2O极经外电路流向Zn极C Zn电极发生还原反应 Ag2O电极发生氧化反应D Zn是负极 Ag2O是正极 答案 解析 1 2 3 4 5 根据原电池原理 负极失去电子发生氧化反应 正极得到电子发生还原反应 可以判断该原电池中Zn为负极 Ag2O为正极 根据电极反应可以得知负极区溶液的pH减小 故A C错误 电子是从负极沿导线流向正极 故B错误 1 2 3 4 5 3 高铁电池是一种新型可充电电池 与普通高能电池相比 该电池长时间保持稳定的放电电压 高铁电池的总反应为3Zn 2K2FeO4 8H2O3Zn OH 2 2Fe OH 3 4KOH 下列叙述不正确的是A 放电时负极反应为Zn 2e 2OH Zn OH 2B 充电时阳极反应为Fe OH 3 3e 5OH 4H2OC 放电时每转移3mol电子 正极有1molK2FeO4被氧化D 放电时正极附近溶液的碱性增强 答案 解析 1 2 3 4 5 根据题给总反应式 高铁电池放电时必定是锌为负极失去电子 被氧化 高铁酸钾在正极得到电子 被还原 充电时 阳极上氢氧化铁被氧化成高铁酸钾 放电时正极附近生成OH 碱性增强 1 2 3 4 5 4 我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系 下列叙述错误的是 答案 解析 1 2 3 4 5 A a为电池的正极B 电池充电反应为LiMn2O4 Li1 xMn2O4 xLiC 放电时 a极锂的化合价发生变化D 放电时 溶液中Li 从b向a迁移 图示所给出的是原电池装置 A项 由图示分析 金属锂易失电子 由原电池原理可知 含有锂的一端为原电池的负极 即b为负极 a为正极 故正确 B项 电池充电时为电解池 反应式为原电池反应的逆反应 故正确 C项 放电时 a极为原电池的正极 发生还原反应的是Mn元素 锂元素的化合价没有变化 故不正确 D项 放电时为原电池 锂离子为阳离子 应向正极 a极 迁移 故正确 1 2 3 4 5 电池工作一段时间后电解质溶液的pH 填 增大 减小 或 不变 5 原电池是化学对人类的一项重大贡献 1 如图是甲烷燃料电池原理示意图 回答下列问题 电池的负极是 填 a 或 b 电极 该极的电极反应 答案 解析 1 2 3 4 5 8e 7H2O a 减小 CH4 10OH CH4在反应时失去电子 故a电极是电池的负极 由于电池工作过程中会消耗OH 故一段时间后 电解质溶液的pH会减小 1 2 3 4 5 负极反应式 2 2 4e 4CO2 正极反应式 总电池反应式 2 熔融盐燃料电池具有很高的发电效率 因而受到重视 可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作为电解质 CO为负极燃气 空气与CO2的混合气为正极助燃气 制得在650 下工作的燃料电池 请完成有关的电池反应式 答案 解析 1 2 3 4 5 O2 2CO2 4e 2 2CO O2 2CO2 正极发生还原反应 故正极电极反应式为O2 2CO2 4e 2 根据正极反应式 负极反应式 总电池反应 可推知总电池反应式应为2CO O2 2CO2 1 2 3 4 5 本课结束